Глава 10. Антропогенные воздействия на атмосферу и ее защита

10.1. Загрязнение атмосферного воздуха

Антропогенное воздействие на атмосферу проявляется, прежде всего, в загрязнении атмосферного воздуха.

Атмосферный воздух – естественная смесь газов атмосфе­ры, находящаяся за пределами жилых, производственных и иных помещений (Закон РФ «Об охране атмосферного возду­ха», 1999).

Загрязнение атмосферного воздуха – привнесение в него или возникновение в нем новых (обычно не характерных для него) вредных химических, физических, биологических агентов. Оно может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным).

Естественное загрязнение воздуха вызвано природными про­цессами (вулканическая деятельность, ветровая эрозия, мас­совое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др.). Антропогенное загрязнение связано с выбросом загрязня­ющих веществ в результате деятельности человека.

По масштабам загрязнение воздуха может быть местным – повышение содержания загрязняющих веществ на небольших территориях (город, район и др.), региональным – загрязнение атмосферного воздуха значительных территорий (областей, регионов и др.), и глобальным – изменения, затрагивающие всю атмосферу Земли.

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в ат­мосферу классифицируются следующим образом: 1) газооб­разные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углево­дороды и др.); 2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.); 3) твердые (тяжелые металлы, канцерогенные вещества, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые веще­ства и др.).

Главные (приоритетные) антропогенные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха – диоксид серы (SO₂), диок­сид азота (NO₂), оксид углерода (СО₂), твердые частицы (пыль, сажа, зола). На их долю приходится около 98% выбросов вред­ных веществ в атмосферу. Кроме них в атмосферу поступает еще более 70 наименований вредных веществ: тяжелые метал­лы (свинец, ртуть, кадмий и др.); углеводороды, среди которых наиболее опасен бензпирен, альдегиды (в первую очередь формальдегид), сероводород, токсичные летучие ра­створители (бензины, спирты, эфиры) и др.

Особо опасным видом загрязнения атмосферы является радиоактивное загрязнение, вызванное радиоактивными изото­пами. Его источники – производство и испытания ядерного оружия, отходы и аварийные выбросы АЭС. Особое место за­нимают выбросы радиоактивных веществ в результате аварии четвертого блока на Чернобыльской АЭС в 1986 г. Их суммар­ный выброс в атмосферу составил 77 кг. Для сравнения при атомном взрыве над Хиросимой их образовалось только 740 г.

10.2. Источники загрязнения атмосферного воздуха

Основными антропогенными источниками загрязнения ат­мосферного воздуха являются следующие отрасли экономики: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, про­мышленные и городские котельные и др.), автотранспорт, чер­ная и цветная металлургия, нефтедобывающее и нефтеперера­батывающее производство, машиностроение, производство стройматериалов и т.д.

Энергетика. При сжигании твердого топлива (каменного угля) в атмосферный воздух поступают оксиды серы, оксиды азота, твердые частицы (пыль, сажа, зола). Так, современная теплоэлектростанция мощностью 2,4 млн. кВт расходует до 20 тыс. т угля в сутки и выбрасывает в атмосферу в сутки 680 т SO₂ и SO₃; 120–140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа); 200 т оксидов азота. Использование жидкого топлива (мазута) сни­жает выбросы золы, но практически не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Газовое топливо загрязняет атмосферный воздух в 3 раза меньше, чем мазут и в 5 раз меньше, чем уголь.

Атомная энергетика в случае безаварийной работы еще бо­лее экологична, но и она загрязняет воздух такими токсичны­ми веществами, как радиоактивный йод, радиоактивные инер­тные газы и аэрозоли. В то же время АЭС представляет собой значительно большую потенциальную опасность по сравне­нию с предприятиями традиционной энергетики. Опасность несут аварии атомного реактора и отходы ядерного топлива.

Черная и цветная металлургия. При выплавке одной тонны стали в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксида серы, 0,05 т оксида углерода, а также в меньших коли­чествах свинец, фосфор, марганец, мышьяк, пары ртути, фе­нол, формальдегид, бензол, аммиак и другие токсичные веще­ства. В выбросах предприятий цветной металлургии, кроме того, содержатся тяжелые металлы, такие, как свинец, цинк, медь, алюминий, ртуть, кадмий, молибден, никель, хром и др.

Химическая промышленность. Выбросы химической промыш­ленности характеризуются значительным разнообразием, вы­сокой концентрированностью и токсичностью. Они содержат оксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные газы (смесь оксидов азота), хлористые соединения, сероводород, неорганическую пыль и т.д.

Автотранспорт. В настоящее время в мире эксплуатируется несколько сот миллионов автомобилей. Выхлопные газы двига­телей внутреннего сгорания содержат огромное количество токсичных соединений: бензпирена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (из эти­лированного бензина). В настоящее время в крупных городах России выбросы от автотранспорта превосходят выбросы от стационарных источников (предприятий промышленности).

Сельское хозяйство. Сельскохозяйственное производство при­водит к загрязнению атмосферного воздуха пылью (при меха­нической обработке почв), метаном (домашние животные), се­роводородом и аммиаком (промышленные комплексы по про­изводству мяса), пестицидами (при их распылении) и т. д.

Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечает­ся также при добыче и переработке минерального сырья, на нефте- и газоперерабатывающих заводах, при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжигании мусора и горении пород в отвалах и т.д.